Tracé Routier [PDF]

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Université JEAN PAUL II, Cycle BTS, Option : Génie-civil

CHAPITRE 3 TRACES ROUTIERS 1. Caractéristiques géométriques 1.1 Introduction Elles sont définies en fonction du trafic à écouler et du niveau de service que l’on souhaite offrir à l’usager. Le tracé routier se définit par la connaissance du tracé de son axe en plan (Tracé en plan), de la position en altitude de ses profils (Profil en long) et de son gabarit (Profil en travers). Ce tracé doit satisfaire certaines conditions de la nature et de l’importance du trafic. Les problèmes suivants : 1) Un véhicule rapide doit pouvoir circuler à grande vitesse ; 2) Un véhicule lourd doit pouvoir gravir les déclivités ; 3) Un véhicule long doit pouvoir s’inscrire dans les courbes. Le profil en travers courant doit pouvoir résoudre quant à lui le tracé en plan et le profil en long doivent résoudre les problèmes suivants : 1) La largeur de la chaussée doit pouvoir évacuer un débit assez important de trafic dans les conditions de sécurité et de confort; 2) Les différents dévers doivent permettre aux véhicules dans une courbe de passer sans dérapage ; 3) L’eau doit s’écouler et l’assainissement doit se faire aussi facilement que possible. 1.2 Paramètres fondamentaux 1.2.1 Paramètres fondamentaux A) Vitesse de circulation Il existe trois sortes de vitesse : i) Vitesse de référence (Vr) C’est la vitesse qui peut être pratiquée en tout point de la section considérée. Elle est donc imposée par les zones dont les caractéristiques géométriques sont les plus contraignantes. Elle a un caractère indicatif. ii) Vitesse à vide (Vo) C’est la vitesse moyenne que pratique un véhicule isolé en dehors des points particuliers et à leur approche. iii) Vitesse de groupe ou vitesse pratiquée (Vp) C’est la vitesse d’un groupe de véhicules sur les voies rapides urbaines qui permet d’effectuer certains mouvements d’entrecroisement et de dépassement. On a dans la plupart des cas : Vp = (3/4) Vo

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1.2.2 Paramètres cinématiques Ces éléments sont regroupés dans le tableau ci-dessous : Vitesse du véhicule

V (Km/h)

40

60

80

100

120

Longueur de freinage

do (m)

15

35

60

105

170

Distance d’arrêt en alignement

d1 (m)

40

70

105

160

230

Distance d’arrêt en courbe

d2 (m)

45

80

120

180

280

Minimale

dd (m)

150

250

325

400

500

Normale

dp (m)

250

350

500

625

800

dMd (m)

70

120

200

300

400

Distance de visibilité de manœuvre de dépassement 1.3 Autres paramètres a) Les circulaires

Les normes établies par la Direction des Routes et de la circulation Routière sont souples pour l’utilisateur car elles donnent au projeteur des indications qu’il est souhaitable de respecter sans que cela soit un impératif absolu. Elles sont liées aux considérations de coût et de confort pour les usagers. Nous avons les circulaires suivantes : 

I.C.T.A.R.N : Instructions sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Routes Nationales ;



I.C.T.A.A.L : Instructions sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Autoroutes de Liaison ;



I.C.T.A.V.R.U : Instructions sur les Conditions Techniques d’Aménagement des Voies Rapides Urbaines.

1.4 Les catégories de routes Les routes font l’objet de réglementations adaptées à leur destination, suivant qu’elles sont situées en milieu urbain ou en rase campagne. Les différences entre catégories concernent principalement les caractéristiques techniques minimales à adopter pour la route. Les catégories sont établies d’après une vitesse dite ‘‘de référence’’ qui détermine leurs caractéristiques d’aménagement. Le choix de la catégorie d’une route a pour objectif principal de conserver à une voie ou section de voie une bonne homogénéité nécessaire à la sécurité. Ce choix dépend essentiellement : 

De la fonction principale de la route à réaliser ;

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

Du site et de l’environnement (relief, urbanisation, occupation du sol, etc.) ;



De la comparaison économique (coûts, avantages) des catégories possibles. Catégorie de la route

Vitesse de référence (Km/h)

Exceptionnelle

120

1ère

100

2ème

80

3ème

60

4ème

40

2. Tracé en plan 2.1 Définition Il est composé d’une succession de segments de droites (Alignement droit) raccordés par des courbes. Ces dernières sont soit des clothoïdes (courbes à courbures progressives), soit des cercles. 2.2 Les rayons en plan (RH) 2.2.1 Le rayon minimal absolu (RHm) C’est le rayon en dessous duquel l’on ne devrait pas descendre. Il correspond à la plus faible valeur à admettre pour un tracé. (On se place à la limite du dérapage avec le dévers maximal qui est de 7%). 2.2.2 Le rayon minimal normal (RHN) C’est le rayon en dessous duquel l’on ne devrait pas descendre dans le cas normal sauf cas particulier. Il assure un confort et une sécurité plus grande et correspond à la vitesse Vr + 20Km/h. 2.2.3 Le rayon au dévers minimal (RH’’) C’est le rayon qui permet de déverser la chaussée à une valeur minimale de 2% (chaussée rigide) ou de 2,5% (chaussée souple). Ce rayon correspond au dévers minimal que doit présenter toute chaussée. 2.2.4 Le rayon non déversé (RH’) C’est le rayon à partir duquel même en courbe, la chaussée garde son profil en travers comme dans un alignement droit. 2.3 Quelques recommandations La détermination du tracé en plan d’une route obéit à certaines recommandations prévoyant :  Visibilité suffisantes pour faciliter les dépassements sur 40 à 60% de l’itinéraire, pour les routes à double sens ;  Pour des raisons des rayons très supérieurs, si possible, au rayon minimal pour la catégorie Cours de route élaboré par M. TJOMB THEODORE PLET/Génie-civil

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retenue (avec des développements circulaires d’au moins 200 mètres de longueur) ;  Des ouvrages de grandes longueurs, si possible, en dehors des sections circulaires et des zones de raccordement progressif ;  Des distances de économiques et de sécurité, choisir un axe de projet perpendiculaire aux voies raccordées etc. ;  La longueur d’un alignement droit à deux (02) Km maximum pour les raisons suivantes : 

Eblouissement par les phares des autres automobilistes venant dans le sens opposé ;



Monotonie dans la conduite qui peut créer la somnolence ;

 En moyenne 60% d’alignement droit contre 40% de courbes quitte à remplacer les très longs alignements droits par des courbes de grands rayons (R > RH’) ;  50m minimum entre deux courbes de sens contraire ;  secondes pour passer d’une courbe à une autre. La vitesse considérée ici est celle déterminée après observation du comportement réel des conducteurs. V (m/s)

Nombre de voies de la chaussée

1200 346   36  1   R 1 .5  

2 x 2 voies

1020 346  36  1  R 1 .5  920 366  36  1  R 1 .5 

  

3 voies ou 2 voies (6 et 7 m)

  

2 voies (5m)

Il existe une longueur minimale d’alignement Lmin qui devra séparer deux courbes circulaires de même sens. Cette longueur sera prise égale à la distance parcourue pendant 5 secondes à la vitesse maximale permise par le plus grand rayon des deux arcs de cercles. Si cette longueur minimale ne peut pas être obtenue, les deux courbes circulaires sont raccordées par une courbe en C. La longueur maximale Lmax est prise égale à la distance parcourue pendant 60 secondes. Lmin = 5V, Lmax = 60V avec V (m/s)

LAD  3.V R2 R1 R3

Dans l’impossibilité d’intercaler une longueur d’alignement droit convenable, on peut faire un raccordement unique en choisissant un rayon R3 plus grand. Cours de route élaboré par M. TJOMB THEODORE PLET/Génie-civil

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2.4 Sur largeurs Lorsqu’un véhicule circule dans une courbe, il occupe une largeur plus grande que sur l’alignement droit. Il est très sensible pour les véhicules longs, c’est donc pour leur permettre de s’inscrire dans la largeur d’une voie au niveau des virages de petit rayon que cette notion est née. Les circulaires limitent l’adoption des sur largeurs aux rayons inférieurs ou égales à 250 m, la sur largeur S en courbe par voie de circulation est calculée par la formule :

S = L²/2R

L : longueur du véhicule (valeur moyenne L = 10 m). R : rayon de l’axe de la route ≤ 250 m.

3. Profil en long 3.1

Définition Deux types de profil en long existent : le profil en long du terrain naturel et le profil en long

du projet. 3.1.1 Le profil en long du terrain naturel C’est la représentation sur un plan vertical des différents points (en X et Z) du terrain naturel suivant l’axe du tracé en plan choisi. 3.1.2 Le profil en long du projet C’est la représentation des éléments définissant

en altitude de la route suivant le

cheminement du tracé en plan. Cette représentation est appelé ligne rouge. Le profil en long est constitué de succession de rampes (montées) et de pentes (descentes) raccordées par des éléments circulaires ou paraboliques. Les raccordements convexes en point haut sont appelés raccordements en angle saillant ; et les raccordements concaves en point bas sont les raccordements en angle rentrant.

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Rampe Parabole de rayon RV Rampe Pente

l

Parabole de rayon RV’

Les pentes et les rampes sont appelées des déclivités. Leurs valeurs sont fonction de la vitesse de référence. La longueur minimale l entre les deux parables est 50m RV :

Rayon en angle saillant

RV’ : Rayon à angle rentrant RV > RV’ à cause de la visibilité 3.2 Quelques recommandations  Ne jamais séparer l’étude du profil en long de celle du tracé en plan. Exclure les courbes accentuées en plan au voisinage des points sensibles du profil en long ;  Eviter que les déclivités maximales se maintiennent sur les distances supérieures à 1000m ;  Créer une voie supplémentaire lorsque la route a une rampe forte (+ 5%) et longue (1 Km) ;  choisir de préférence (sauf difficulté d’insertion dans le site) un profil en long légèrement au-dessus du terrain naturel plutôt qu’à un niveau ou en dessous pour des raisons liées à l’assainissement ;  utiliser des rayons adaptés à l’approche des points particuliers  éviter, si possible, de situer les points particuliers dans les fortes déclivités et les quelques centaines de mètres leur succédant ;  adopter des déclivités suffisantes dans les zones de faible pente transversale et dans les sections en déblai, afin d’assurer un bon écoulement des eaux de ruissellement ; Le projet d’une voie routière, réalisé à partir de documents plan, ne donne pas la vision réelle de ce que sera l’aménagement dans l’espace, d’où la nécessité de coordonner tracé et profil par une étude d’ensemble, qui doit permettre :  D’assurer une bonne visibilité à l’approche des points singuliers (pas de carrefour après un sommet de côte ou un virage, etc.) ;  De caler les courbes en plan de telle sorte qu’elles soient bien en correspondance avec Cours de route élaboré par M. TJOMB THEODORE PLET/Génie-civil

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les courbes en profil en long du secteur ;  D’éviter après un sommet de côte des ‘’réapparitions’’ de tracé trop proches du lieu de ‘’disparition’’. Dans certains cas particuliers, des dérogations aux normes ainsi définies peuvent être accordées, après avoir épuisé toutes les possibilités offertes par les réglementations. La zone concernée est alors traitée avec grande attention pour éviter toute cause d’accident. Lorsque la déclivité maximale est au-delà de 4%, il faudrait imposer une longueur maximale à la section de cette route. Cette longueur maximale est appelée longueur critique de pente maximale (Lc). Trafic En deçà de 100 veh/j 150 à 500 veh/j

Lc (m) 1000 pour p > 9% 7500 pour p > 6% 600 pour p > 4% 400 pour p > 6%

4. Profil en travers 4.1 Définition Le profil en travers de la route est représenté par le tracé de la chaussée et du terrain naturel sur un plan vertical orthogonal à l’axe de la route. Pendant la représentation du profil en travers, l’œil de l’observateur est fixé vers l’origine du projet. 4.2 Types de profils en travers Il existe deux types de profils en travers : Le profil en travers type et le profil en travers courant. 4.2.1 Le profil en travers type Les tracés routiers ont chacun leur profil en travers type. C’est un modèle qui sert de guide pour le tracé des profils en travers courants. Il est rare de rencontrer plus d’un profil en travers type sur un tracé mais cela dépend des critères (économique, environnemental, techniques,) qui peuvent amener le technicien à modifier ce profil. En tout état de cause, pour le faire, il faudrait s’assurer que ce changement ne mettra pas en danger les usagers. 4.2.2 Le profil en travers courant C’est le profil en travers des différents profils rencontrés sur le tracé en plan et les profils en long. Le nombre dépend aussi bien de la longueur du tracé et des distances inter profils. Il existe trois types de profils en travers courants : a) Le profil en travers en remblai Cours de route élaboré par M. TJOMB THEODORE PLET/Génie-civil

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C’est le profil qui a un déficit de matériaux et qui nécessite un apport de matériaux à toutes ses différentes parties, autrement dit, toute l’assiette de la route se trouve en remblai.

Matériaux apportées Entrée en terre

Entrée en terre

Assiette

b) Le profil en travers en déblai C’est le profil qui a un excédent de matériaux qu’il faudrait enlever à toutes ses différentes parties, autrement dit, toute l’assiette de la route se trouve en déblai. Entrée en terre

Entrée en terre

Matériaux enlevés

Assiette

c) Le profil en travers mixte C’est le profil qui a un déficit de matériaux sur une de ses parties et un excédent sur une autre, autrement dit, une partie de l’assiette est en déblai et l’autre partie en remblai. Entrée en terre

Matériaux enlevés Matériaux apportés

Entrée en terre

Assiette

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4.3

Constitution de profils en travers Le profil en travers des routes comporte certaines caractéristiques :  En section courante 

La chaussée est divisée en voie de circulation dont la largeur est suffisante

pour permettre le passage d’une file de véhicules ; 

Le nombre et la largeur des voies de circulation dépendent du volume et de la

composition du trafic amenés à les emprunter ; 

Le terre-plein central éventuel ;



Les accotements ;



Les éventuelles bandes d’arrêt et bandes cyclables.

 Au droit des ouvrages d’art et des points singuliers 

Pour les ouvrages d’art courants, les dimensions des chaussées et d’un éventuel

terre-plein central sont identiques à celles prévues en section courante ; le terre-plein central et les accotements comprennent la plupart du temps des trottoirs, glissières, etc. ; 

Pour le franchissement des points singuliers constitués par des ouvrages d’art

exceptionnels, les caractéristiques à adopter sont étudiées au cas par cas, sans diminuer la largeur de la chaussée roulable.  Les autres points singuliers Ils font l’objet de recommandations spécifiques. Nous pouvons citer : 

Les carrefours : les carrefours plans classiques, les carrefours giratoires ;



Les échangeurs :



Les passages à niveau.

L’espacement entre les profils en travers consécutifs varie entre 50m et 100m et sur un terrain accidenté, il varie de 25m à 35m. Cet espacement est indicatif et dépend des difficultés rencontrées pendant la phase des études.

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Profil en long

Tracé en plan

DESIGNATION DU PARAMETRE Vitesse de référence Dévers maximal Minimal absolu (dévers M) Minimal normal Rayon en (dévers) plan RH(m) Au dévers minimal (*) Non déversé Déclivité maximale en rampe Chaussée Minimal unidirecti absolu onnelle. (Route à 4 Minimal voies ou à Rayon normal 2 avec angle saillant chaussées) Rv(m) Chaussée Minimal bidirectio absolu nnelle. minimal (Route à 2 normal ou 3voies) Rayon en Minimal absolu angle rentrant Minimal normal RV’ (m) Rayon assurant la distance de visibilité de dépassement minimale sur route à 2 ou 3 voies

Symbole et unité Vr (Km/h) M (%)

4e 40 7

Catégorie de Route 3e 2e 1e Except. 60 80 100 120 7 7 7 7

RHm

40

120

240

425

665

120 240 (5%) (5%)

425 (5%)

665 (4%)

1000 (4%)

250 300

450 500

650 700

900 1000

1500 1600

400 8

600 7

900 6

1300 5

1800 4

RVm1

500

1500

3000

6000

12000

RVN1

1500 3000

6000

12000

12000

RVm2

500

4500

10000

RVN2

1600 4500 10000 17000

RVm’

700

1500

2200

3000

4200

RVN’

1500 2200

3000

4200

6000

2500 6500 11000 17000

28000

RHN (%) RH’’ (2,5%) RH’’ (2%) RH’ m (%)

RVD (m)

1600

Tableau des paramètres fondamentaux

(*) Le dévers minimal est 2,5% pour chaussée bitumineux, 2% pour chaussée en béton de ciment.

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